WO2025214547A1 - Rotoranordnung, trennkörper und verfahren zur herstellung eines trennkörpers - Google Patents

Rotoranordnung, trennkörper und verfahren zur herstellung eines trennkörpers

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WO2025214547A1
WO2025214547A1 PCT/DE2025/100316 DE2025100316W WO2025214547A1 WO 2025214547 A1 WO2025214547 A1 WO 2025214547A1 DE 2025100316 W DE2025100316 W DE 2025100316W WO 2025214547 A1 WO2025214547 A1 WO 2025214547A1
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WO
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shell
outer half
cooling channel
inner half
separating body
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PCT/DE2025/100316
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Wolfgang Haas
Thomas Hurle
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
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Publication date
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    • H02K1/32—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium
    • H02K1/325—Rotating parts of the magnetic circuit with channels or ducts for flow of cooling medium between salient poles
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/52—Fastening salient pole windings or connections thereto
    • H02K3/527—Fastening salient pole windings or connections thereto applicable to rotors only

Definitions

  • the present invention relates to a rotor arrangement comprising a rotor body which forms a plurality of slots in the axial direction for receiving a winding; rotor poles which are formed in the radial direction between each two of the slots; windings which run in the slots and enclose the rotor poles; slot closure elements which close the slots in the radial direction; at least one separating body which is arranged in one of the slots in the circumferential direction between two of the windings, wherein the separating body comprises at least one continuous cooling channel extending in the axial direction through which a cooling medium can flow.
  • the invention further relates to a separating body and a method for producing a separating body.
  • Electric motors are increasingly being used for propulsion in motor vehicles to create alternatives to combustion engines that require fossil fuels. Considerable efforts have already been made to improve the everyday suitability of electric drives and also to offer users the same driving comfort they are accustomed to.
  • a separately excited synchronous machine is a special type of synchronous machine in which the magnetic field in the rotor is generated not by permanent magnets, but by energizable coils. These coils are often also referred to as field or excitation coils.
  • the power To energize the coils in the rotating rotor, the power must be supplied via suitable transformer devices. Due to the manufacturing process, gaps can occur between any two excitation windings of a rotor. Support or separating elements are typically inserted into these gaps, filling the gap completely or largely. Particularly for high-speed applications, these separating elements protect the windings of the excitation coils against unintentional movement in the centrifugal force field.
  • EP 1 494 335 B1 discloses corresponding separating elements between adjacent excitation coils.
  • DE102018220810A1 discloses a fluid-cooled rotor for an electrical machine and a separately excited synchronous machine with a directly or near-loss cooled rotor winding.
  • a fluid-cooled hollow shaft with a conical wall is disclosed in EP3618241A1.
  • the object of the present invention is to provide a rotor arrangement for dissipating thermal energy from a rotor of a separately excited synchronous machine, which has a compact design, low manufacturing costs, and high operational reliability. Furthermore, the object of the invention is to realize an optimized separator and an optimized method for producing a separator.
  • a rotor arrangement comprising a rotor body which forms a plurality of slots in the axial direction for receiving a winding, rotor poles which are formed in the radial direction between two of the slots, windings which run in the slots and enclose the rotor poles, slot closure elements which close the slots in the radial direction, at least one separating body which is arranged in one of the slots in the circumferential direction between two of the windings, wherein the separating body comprises at least one continuous cooling channel which extends in the axial direction and through which a cooling medium can flow, wherein the separating body has a housing with a first outer half-shell and a second outer half-shell, wherein within the housing a first inner half-shell partially abuts the first outer half-shell such that a first cooling channel section of the cooling channel is defined between the first inner half-shell and the first outer half-shell, and within the housing a second inner half-shell partially abuts the second outer half-shell such that
  • the rotor assembly according to the invention not only meets the stringent sealing requirements but also structurally withstands the speed-induced pressures of up to 100 bar. This combination of strength and sealing is critical to ensuring the long-term performance and reliability of the rotor assembly.
  • the use of half shells eliminates the need for extruded profiles with plastic inserts for the heat sinks, which reach their strength limits under the aforementioned high pressure loads.
  • the inventive double-walled design of the rotor assembly represents a significant improvement in this context, as it not only optimizes the system's strength under high operating pressures, but also simultaneously meets the tightness requirements. This design also enables improved connection to the cooling media supply and discharge, eliminating, for example, the need for glued-in plastic elements.
  • the double-walled design with the inner and outer half-shells offers a robust solution that overcomes the structural limitations of conventional heat sink designs and, through optimized heat dissipation, contributes to increased power density of the separately excited synchronous machine.
  • an outer half-shell is a component of the housing which serves to define the outer contour of the separating body within the To form the rotor assembly and, together with the inner half-shell, enclose part of the cooling channel system.
  • the outer half-shell is one of two complementary halves that together form the outer casing of the separator, with each half-shell being specifically designed to enable efficient cooling and protection of the internal components.
  • the outer half-shell's function can also include protecting the internal components from external influences such as mechanical stress, environmental influences, and electromagnetic interference. Furthermore, the outer half-shell plays a central role in the thermal management strategy of the separator by forming the outer boundary of the cooling channel system and thus directly contributing to heat dissipation from the windings.
  • the outer half-shell structure is designed to ensure optimal fit and function within the rotor assembly. This includes precise coordination of its geometry with the inner half-shell to form effective cooling channel sections.
  • the outer half-shell can include features such as guides for placement and fixation within the rotor body, connection points for integration into the overall system, and structures to improve heat transfer.
  • the design of the outer half-shell can be further adapted to specific requirements, for example by integrating cooling fins or channels to improve heat dissipation, the application Special surface treatments to reduce friction or the integration of sealing systems to prevent leaks in the cooling circuit.
  • the outer half-shells can be manufactured using various processes such as deep drawing, casting, or CNC machining, depending on the requirements regarding precision, quantity, and cost.
  • the outer half-shells are advantageously designed to form a material-to-material connection, preferably by welding, soldering, or bonding, with the corresponding counterparts to ensure high structural integrity and tightness of the entire separator body.
  • an inner half-shell is a component of the separator body that connects with an outer half-shell to form part of the cooling channel system within the rotor assembly.
  • the inner half-shell is designed to directly abut the inner surface of the outer half-shell and, together with it, define specific cooling channel sections through which a cooling medium can flow to efficiently support heat dissipation from the surrounding windings.
  • the function of the inner half-shell is to define the shape and boundaries of the cooling channels, ensuring optimized flow of the cooling medium. Due to its specific arrangement and design, the inner half-shell contributes significantly to efficient heat dissipation by maximizing thermal contact between the windings adjacent to the outer half-shell and the cooling medium. Furthermore, it serves as structural reinforcement, contributing to the mechanical stability of the entire separator.
  • the design of the inner half-shell is precisely matched to the outer half-shell to ensure effective and efficient cooling. This includes a special design of the surfaces in contact with the cooling medium to optimize heat transfer. Furthermore, features can be integrated into the inner half-shell that promote even distribution of the cooling medium across the entire cooling channel length, thus helping to avoid hot spots within the rotor assembly. Regarding the design of the inner half-shell, various materials and construction techniques are conceivable to meet different requirements. Materials with high thermal conductivity, such as metals, are preferred to enable efficient heat transfer. The use of non-ferromagnetic sheet steel is particularly preferred in this context. However, for applications where lightweight construction or electrical insulation are important, advanced plastics or composite materials could also be used.
  • the design of the inner half-shell can also include specific adaptations, such as the integration of structures to increase mechanical strength or improve the flow dynamics of the cooling medium. Methods such as deep drawing, casting, or CNC machining are advantageously used to manufacture the inner half-shells, depending on the required tolerances, design complexity, and production costs. The choice of manufacturing process depends on the specific properties of the selected material and the requirements of the specific application.
  • the inner half-shell can also be designed to allow easy assembly and a reliable connection to the outer half-shell, for example, through fittings or snap-in connections, to ensure high overall stability and tightness of the cooling channel system.
  • a spacer element is a structural component used within the separator body of the rotor assembly to create a defined distance between the inner and outer half-shells. Due to this specific arrangement, spacer elements contribute significantly to the formation and maintenance of the structure of cooling channel sections by precisely defining the space between the half-shells. This enables optimized guidance of the cooling medium through the separator body, significantly increasing the efficiency of heat dissipation from the windings.
  • the function of a spacer element also extends to improving the mechanical stability of the entire separator. By ensuring a fixed distance between the half-shells, they contribute to the strength of the structure and protect the internal components from mechanical influences and deformations that could be caused by operating pressures or temperature fluctuations.
  • spacer element is preferably designed to provide high spacing precision while also maintaining the necessary flexibility to compensate for assembly and manufacturing tolerances.
  • Spacer elements can be designed as individual inserts, integrated structures within a half-shell, or as separate components arranged between the half-shells.
  • spacer elements are formed integrally, in particular monolithically, with an inner and/or outer half-shell, for example by deep-drawing a steel sheet.
  • the use of non-ferromagnetic steel sheet is particularly preferred in this context.
  • the spacer element various materials and constructions are conceivable to meet the diverse requirements.
  • Materials with good thermal resistance and mechanical properties are preferred, such as high-performance plastics, metals, especially non-ferromagnetic steel sheets, or composite materials.
  • the choice of material depends on the specific operating conditions and requirements regarding thermal conductivity, strength, and compatibility with the cooling medium.
  • the design of the spacer element can vary from simple geometric shapes such as cylinders, dome-like half-shells (nubs), or blocks to complex structures with specific surface profiles to optimize the flow of the cooling medium and avoid hot spots.
  • the spacer elements can be designed to allow easy installation, for example, by snap-on or Plug-in connections to increase production and maintenance efficiency.
  • the spacers can be designed to fulfill multiple functions, such as providing spacing, guiding the cooling medium, or reinforcing the structure.
  • the rotor arrangement thus preferably has a double-walled cooler design with its inner and outer half-shells, which is advantageously realized using non-ferromagnetic sheet steel.
  • a deep-drawn structure into one of the half-shells, which can preferably be designed either in the form of dome-like half-shells (nubs) or alternatively as channels.
  • the height of the dome-like half-shells (nubs) is preferably between 0.2 mm and 1 mm, thus enabling the flow cross-section for the cooling medium to be precisely determined and ensuring a small but effective flow cross-section. This structuring also helps prevent local clogging of the cooling channels by ensuring consistent flow through the preferably uniform spacing of the nubs.
  • first outer half-shell it is of course also possible for the first outer half-shell to have a plurality of spaced-apart first spacer elements that abut the first inner half-shell, and/or for the second outer half-shell to have a plurality of spaced-apart second spacer elements that abut the second inner half-shell.
  • first spacer elements it is further preferred for the first spacer elements to be formed integrally, in particular monolithically, with the first outer half-shell, and/or for the second spacer elements to be formed integrally, in particular monolithically, with the second outer half-shell.
  • first outer half-shell and the first inner half-shell each have a plurality of first spacer elements spaced apart from one another, which bear against the respective opposite half-shell and/or the second outer half-shell and the second inner half-shell each have a plurality of second spacer elements spaced apart from one another Have spacer elements that bear against the respective opposite half-shell.
  • first spacer elements are formed integrally, in particular monolithically, with the first outer and the first inner half-shell and/or that the second spacer elements are formed integrally, in particular monolithically, with the second outer half-shell and the second inner half-shell.
  • both halves of the cooler i.e., an inner and an outer half-shell
  • This connection can preferably be created in the area of the studs, particularly using processes such as resistance spot welding or laser welding, although a soldering process can also be used in the area of the studs.
  • the separator is manufactured in two half-shells.
  • an outer half-shell is welded to the preferably structured sheet metal of a corresponding inner half-shell at the studs and outer diameter.
  • both half-shells are welded along their centerline.
  • the stability of the entire cooling system can be further ensured by welding end caps to both sides of the separator. This measure allows the high internal pressure loads to be withstood without transferring compressive forces to the surrounding structure. This allows the rotor to operate at high speeds without compromising the integrity of the cooling system.
  • a cavity is formed in the slot, which is delimited by one of the windings and the separating body, wherein the cavity comprises a potting material.
  • a potting material fills these cavities.
  • the advantageous effect of the embodiment is that the potting material in the The cavity improves the thermal connection between the windings and the separator.
  • the cavity is a result of manufacturing tolerances between the windings and the separator.
  • the cooling medium is a cooling liquid.
  • the advantageous effect of this embodiment is that cooling liquids have a higher heat capacity and higher thermal conductivity than gases, thus enabling better heat dissipation and dissipation of power losses.
  • the cooling liquid contains oil and/or water.
  • the rotor body is designed as a laminated core.
  • the advantageous effect of this design is that eddy current losses in the rotor body are minimized.
  • the separator is preferably made of a non-ferromagnetic material to prevent interference with the electromagnetic function of the rotor or the electric machine.
  • the separator is preferably made at least partially of a material with good thermal conductivity to ensure good thermal conductivity between the rotor windings and the cooling medium.
  • the separator thus essentially serves two functions. Firstly, the separator can help secure the windings in the slots, even under the influence of centrifugal force, and secondly, it can provide fluid-based cooling within the slots through the cooling channel. Thus, the rotor windings are supported at a constant speed via this separator and simultaneously cooled.
  • a fluid inlet element is coupled to a first axial end of the cooling channel and a fluid outlet element is coupled to a second axial end of the cooling channel, so that the cooling medium can flow into the cooling channel via the fluid inlet element and flow out of the cooling channel via the fluid outlet element.
  • a fluid inlet element and the fluid outlet element be designed essentially identically.
  • the separating body is formed on its inner wall in the region of at least one of its axial ends in such a way that a smooth inner contour is created over an axial length of preferably up to 15 mm.
  • This area can also be remachined using machining processes.
  • An inlet element or an outlet element for the cooling medium is then inserted into this area.
  • the inlet element and/or the outlet element can be glued, welded, press-fitted and/or positively joined to the separating body.
  • the inlet element or the outlet element is sealed to the separating body with a seal, for example an O-ring seal.
  • the inlet element and/or the outlet element contain/contains in their interior openings and/or channels for guiding the cooling medium in the axial and/or radial direction, so that the shape of the opening in the interior of the separating body is converted to a shape that is suitable for guiding the cooling medium into adjacent components.
  • the invention can also be further developed such that the fluid inlet element and/or the fluid outlet element engage at least partially in the separating body and rest against the inner wall of the separating body. This allows for a high degree of tightness between the fluid inlet element and/or the fluid outlet element and the separating body. This design has also proven particularly advantageous with regard to absorbing and supporting centrifugal forces during operation of the rotor assembly.
  • the fluid inlet element and/or the fluid outlet element each have/have a hydraulic path for guiding the cooling medium in the radial direction.
  • the fluid inlet element and/or the fluid outlet element each have/have a hydraulic path for guiding the cooling medium in the axial direction.
  • a hydraulic path can comprise an open or closed channel, an inflow surface, a centrifugal section and/or a free-fall section.
  • an inlet element and/or an outlet element can each have an axial opening. This allows the cooling medium to be guided through the respective axial opening into components axially adjacent to the inlet element and/or the outlet element.
  • an outlet element can have an axial opening through which the cooling medium is thrown out of the rotor during operation and onto stator components located radially further outwards, so that additional cooling of the stator components can be achieved.
  • the rotor arrangement comprises a rotor shaft which is designed as a hollow shaft and has an opening in the radial direction for guiding the cooling medium.
  • the fluid inlet element and/or the fluid outlet element are/is each coupled to a rotor shaft configured as a hollow shaft, so that the cooling medium can flow from the rotor shaft into the fluid inlet element and/or from the fluid outlet element into the rotor shaft.
  • the fluid inlet element and/or the fluid outlet element each contain a radial opening that is connected to a corresponding radial opening in the rotor shaft.
  • the radial opening of the fluid inlet element and/or the fluid outlet element is sealed from the radial opening of the rotor shaft by a seal. This allows the cooling medium to be guided from the rotor shaft into the separating body or from the separating body into the rotor shaft without the need to integrate the cooling medium guide into axial rotor housing parts, allowing these to be designed to be particularly space-saving.
  • the cooling channel can be connected to a cooling system via the channel system.
  • the cooling channel is connected to the cooling system at both end faces via a respective additional component, preferably the fluid inlet element and/or the fluid outlet element, so that a closed cooling circuit is formed.
  • the separating body has electrical insulation on its outer wall, at least in sections.
  • the electrical insulation can be implemented, for example, as an electrically insulating coating. It is also conceivable for the electrical insulation to be implemented as a separate component that is detachably or permanently connected to the separating body.
  • the separating body can thereby be electrically insulated from current-carrying parts, in particular to prevent electrical contact between excitation coils or between the excitation coil and the vehicle, and thus to meet the requirements of high-voltage safety.
  • a coating can be realized, for example, by painting, overmolding, or an adhesive layer.
  • the aluminum separating body can also be anodized, for example.
  • it can be overmolded with plastic, coated with an alternative material, or provided with a film on the contact surfaces towards the rotor coils. This ensures that no electrical short circuit occurs between excitation coils or between an excitation coil and the vehicle.
  • the separating body is preferably connected to a slot closure element that radially closes the slot and supports the support body at a fixed speed.
  • the slot closure element is preferably made of a non-ferromagnetic and non-electrically conductive material, e.g., plastic, so that the electromagnetic behavior of the machine is not impaired and no additional eddy current losses occur in this component.
  • the slot closure element can be manufactured using plastic injection molding or extrusion and joined to the separating body by a form-fitting or adhesive bond. Alternatively, the slot closure element can be injection-molded directly onto the separating body. In this case, it can be integrally connected to a plastic overmolding of the separating body.
  • the invention can also be advantageously designed such that the slot closure element and the separating body are integrally connected.
  • the advantageous effect of this design is that the integral connection allows the slot closure element and the separating body to be manufactured as a single component. This reduces the complexity of the rotor assembly.
  • the integral connection provides a more stable component.
  • the slot closure element and the separating body are formed monolithically, for example, from aluminum or plastic.
  • the separating body can also be formed from aluminum.
  • the material properties of aluminum allow for good mechanical properties and good thermal conductivity within the separating body. Since aluminum is not ferromagnetic, the electromagnetic function of the machine is not impaired.
  • the outer cross-sectional contour of the separator can have a contour that deviates from rectangular.
  • the cross-sectional contour of the separator is shaped to minimize the distance between the winding and the separator. For example, it would be conceivable for the separator to have a trapezoidal section at its radially outer end, with a rectangular section adjoining it radially inward on its short side. This allows the heat transfer from the winding to the separator to be further optimized, since the thermal conductivity of the potting compound, which typically fills the cavity between the winding and the separator, is generally poorer than the thermal conductivity of the separator.
  • the separating body can also comprise a plurality of cooling channels that are spaced apart radially and/or circumferentially.
  • the advantageous effect of this design is that this improves heat dissipation and dissipation of power losses.
  • a further advantage is that the multiple spaced cooling channels allow for more uniform heat dissipation and dissipation of power losses.
  • the first inner half-shell has a plurality of spaced-apart first spacer elements which abut against the first outer half-shell and/or the second inner half-shell has a plurality of spaced-apart second spacer elements which abut against the second outer half-shell.
  • This arrangement ensures an even distribution of the cooling medium and thus optimizes the heat exchange between the half-shells and the cooling medium.
  • the improved cooling contributes to a further reduction in operating temperatures, which increases the efficiency of the engine and reduces the thermal load on the components.
  • the targeted arrangement of the spacer elements also enables a reduction in pressure losses in the cooling circuit, which leads to lower energy requirements for cooling.
  • the first spacer elements are formed integrally, in particular monolithically, with the first inner half-shell and/or the second spacer elements are formed integrally, in particular monolithically, with the second inner half-shell.
  • the integral, in particular monolithic, formation of the spacer elements with the inner half-shells offers the technical advantage of increased mechanical stability and reliability of the cooling channel structure. This integrated construction avoids weak points that could arise during assembly or joining processes and ensures long-term performance and durability of the cooling channels. In addition, this design simplifies production, as fewer individual parts have to be manufactured and assembled, which reduces production costs and facilitates quality assurance.
  • the first spacer elements are designed essentially identically and/or the second spacer elements are designed essentially identically.
  • the standardization of the spacer elements by having them designed essentially identically leads to significant economic and production-related advantages.
  • the uniformity of the parts simplifies warehousing and logistics, since fewer different parts need to be kept in stock, unless the spacer elements are already designed monolithically with an inner half-shell. This reduces the complexity of the production process and enables cost-effective mass production.
  • the first spacer elements are arranged in a grid-like manner on the first inner half-shell and/or the second spacer elements are arranged in a grid-like manner on the second inner half-shell.
  • the grid-like arrangement of the spacer elements on the inner half-shells optimizes the flow dynamics of the cooling medium within the cooling channels. This arrangement enables maximum penetration of the cooling medium through the cooling channels, which leads to more efficient heat dissipation.
  • the increased cooling capacity makes it possible to further reduce the operating temperatures, thereby increasing the efficiency and performance of the motor is increased.
  • the improved cooling leads to lower thermal stress on the components, which extends their service life and increases the reliability of the rotor assembly.
  • the invention can also be further developed such that the first inner half-shell covers 75-95% of the area of the first outer half-shell and/or the second inner half-shell covers 75-95% of the area of the second outer half-shell.
  • the specified coverage ensures efficient use of the available space for the cooling channels.
  • This coverage ratio enables optimal design of the cooling channel sections to achieve maximum heat dissipation with minimal space requirements.
  • the precise coordination between coverage and cooling performance results in a compact design of the rotor assembly that still offers excellent cooling. This is particularly advantageous for applications where available space is limited without compromising performance or reliability.
  • first outer half-shell and the second outer half-shell are integrally connected, preferably by welding.
  • the integral connection, preferably by welding, of the outer half-shells ensures a durable and robust construction of the separating bodies. This type of connection ensures high mechanical strength and tightness of the cooling channel structure, which improves the reliability and longevity of the rotor arrangement under various operating conditions.
  • the choice of welding as the connection technique also enables a hermetic seal of the cooling channels, thereby minimizing the risk of leaks and maximizing the efficiency of the cooling system.
  • first outer half-shell and the second outer half-shell are shaped substantially identically and/or the first inner half-shell and the second inner half-shell are shaped substantially identically.
  • the identical shape of the outer and inner half-shells simplifies the manufacture and assembly of the Separating elements are significantly reduced. Using identical molds for the half-shells can reduce manufacturing costs and accelerate the assembly process, as fewer different parts need to be manufactured and handled. This standardization contributes to a reduction in production costs while simultaneously increasing the quality and accuracy of the components.
  • the uniform design also supports flexible production and facilitates warehousing and logistics.
  • first outer half-shell and the second outer half-shell are manufactured using at least one forming process and/or that the first inner half-shell and the second inner half-shell are manufactured using at least one forming process.
  • Forming processes enable high precision in the production of the half-shells. This accuracy is crucial for the correct fit of the half-shells to one another, which in turn ensures optimal function of the cooling channel system.
  • gap dimensions can be minimized and the efficiency of heat transfer between the windings and the cooling medium can be maximized.
  • the production of the half-shells using forming processes is often more cost-effective than other manufacturing methods, especially for large-scale production.
  • the flexibility of the forming processes also allows the realization of complex shapes and structures that would potentially be difficult or uneconomical to manufacture using other methods. This also opens up possibilities for innovative designs of the cooling channel structures that enable more effective heat dissipation. Finally, the use of forming processes also allows half-shells with uniform material properties to be produced, which leads to increased strength and reliability of the components. The homogeneous material structure achieved through forming processes can improve the mechanical strength of the half-shells and thus contribute to the longevity of the rotor assembly.
  • a separating body for a rotor arrangement in particular for a rotor arrangement according to claim 1, comprising at least one continuous cooling channel extending in the axial direction through the separating body, which is supplied by a cooling medium can be flowed through, wherein the separating body has a housing with a first outer half-shell and a second outer half-shell, wherein within the housing a first inner half-shell rests in sections on the first outer half-shell such that a first cooling channel section of the cooling channel is defined between the first inner half-shell and the first outer half-shell, and within the housing a second inner half-shell rests in sections on the second outer half-shell such that a second cooling channel section of the cooling channel is defined between the second inner half-shell and the second outer half-shell.
  • the object of the invention can also be achieved by a method for producing a separating body for arrangement in a rotor arrangement, in particular a rotor arrangement according to claim 1, comprising the following steps:
  • the described process for producing a separating body enables efficient and cost-effective production of high-precision and high-performance Cooling structures for rotor assemblies.
  • the process steps are optimized to ensure high quality and precision fit of the components, simplifying assembly and improving the reliability of the finished separators.
  • the use of sheet metal for the production of the half-shells enables flexible adaptation to different design requirements and contributes to a reduction in manufacturing costs.
  • This process supports the mass production of separators with integrated cooling channels, thus promoting the widespread use of efficient and high-performance rotor assemblies in various applications.
  • an outer and inner half-shell are first connected to each other in the area of the contact points, preferably by welding or soldering.
  • the contact points are preferably formed by the spacer elements.
  • the then firmly connected outer and inner half-shells are then assembled to form the separating body, which can also preferably be done by welding or soldering.
  • the firm connection of the contact points prevents the entire cooling structure of the separating body from being inflated, similar to a balloon, by the pressure acting on it during operation.
  • Figure 1 shows a detailed view of a groove of a separately excited rotor in a cross-sectional view
  • Figure 2 is a perspective view of a cut-out separating body
  • Figure 3 shows a cross-sectional view of the separating body
  • Figure 4 is a perspective view of a free-standing separating body with separating caps attached or inserted
  • Figure 5 shows an inner half-shell with knob-like, grid-shaped spacer elements in two perspective views
  • Figure 6 shows an outer half-shell in a perspective view
  • Figure 7 shows an inner half-shell fixed to the outer half-shell in two perspective views.
  • Figure 1 shows a rotor assembly 1 comprising a rotor body 2, which forms a plurality of slots 3 in the axial direction for receiving a winding 4.
  • a rotor assembly 1 comprising a rotor body 2, which forms a plurality of slots 3 in the axial direction for receiving a winding 4.
  • One of these slots 3 is shown in Figure 1. It is understood that the rotor body 2 has a plurality of these slots 3, as shown in Figure 1, distributed circumferentially.
  • the rotor arrangement further comprises rotor poles 5, which are formed in the radial direction between each two of the slots 3, as well as windings 4, which run in the slots 3 and enclose the rotor poles 5.
  • the rotor arrangement 1 comprises slot closure elements 6, which close the slots 3 in the radial direction, and a separating body 7 for each slot 3, which is arranged in the slot 3 in the circumferential direction between two of the windings 4.
  • the slot closure elements 6 are integrally connected to the separating bodies 7 or are designed with them.
  • the separating body 7 comprises two continuous cooling channels 8a, 8b extending in the axial direction, through which a cooling medium can flow, which will be explained in more detail below with reference to Figure 3.
  • the separating body 7 has, as can be clearly seen from Figure 2, a housing 9 with a first outer half-shell 10 and a second outer half-shell 11, wherein within the housing 9 a first inner half-shell 12 partially abuts against the first outer half-shell 10 such that a first cooling channel section 13 of the cooling channel 8a is defined between the first inner half-shell 12 and the first outer half-shell 10, and within the Housing 9, a second inner half-shell 14 rests partially against the second outer half-shell 11 such that a second cooling channel section 15 of the cooling channel 8b is defined between the second inner half-shell 14 and the second outer half-shell 11.
  • the first outer half-shell 10 and the second outer half-shell 11 are integrally connected via the weld seam 28.
  • the separating body 7 has a radially outer trapezoidal contour, which is adjoined by a radially inner rectangular contour, resulting in an overall contour reminiscent of a key blank.
  • the outer contour of the separating body 7 thus conforms to the winding located in the slot 3. This ensures not only optimized heat dissipation but also radially fixates the winding 4 in the slot 3 under the influence of centrifugal force.
  • the front ends of the housing 9 are slightly offset inwards, which is also evident when viewed together with Figure 6.
  • the surface sections 27a, 27b on a first front side form the inwardly directed first step of the housing 9 and the surface sections 26a, 26b form the inwardly directed second step of the housing 9 formed on the second front side.
  • an end cap 29 is then inserted or placed on each of these steps at the end of the manufacturing process of the separating body 7, as can be seen in Figure 4.
  • first inner half-shell 12 has a plurality of spaced-apart first spacer elements 16, which abut against the first outer half-shell 10
  • second inner half-shell 14 has a plurality of spaced-apart second spacer elements 17, which abut against the second outer half-shell 11.
  • the first spacer elements 16 are formed monolithically with the first inner half-shell 10
  • the second spacer elements 17 are formed monolithically with the second inner half-shell 14.
  • the first spacer elements 16 and the second spacer elements 17 are formed essentially identically, which can be clearly seen from Figure 5.
  • the first spacer elements 16 are The first inner half-shell 10 is arranged in a grid-like manner, and the second spacer elements 17 are arranged in a grid-like manner on the second inner half-shell 14.
  • the inner half-shells 12, 14 have embossed spacer studs as spacer elements 16, 17.
  • the grid-like spacer studs serve to precisely adjust the flow cross-section for the cooling fluid.
  • the inner half-shells 12, 14 have a contour that is essentially parallel to the outer half-shells 10, 11, resulting in cooling channels 8a, 8b with a constant channel height. Accordingly, the inner half-shells 12, 14 have two surface sections 18, 19 that are arranged at an angle to one another on a common edge, as can also be seen in Figure 5. At the front ends of the inner half-shells 12, 14, a front surface 20, 21 is formed, via which the front closure of the assembled inner half-shells 12, 14 takes place. This creates a cavity inside the assembled inner half-shells 12, 14.
  • the half-shells 10, 11, 12, 14 are connected to one another. In the illustrated embodiment, this is achieved in the area of the stud-like spacers 16, 17 by welding (e.g., resistance spot welding or laser welding) or, optionally, by soldering in the area of the studs.
  • welding e.g., resistance spot welding or laser welding
  • a high-strength connection of the front ends is also advantageous. This is achieved by welding an end cap 29 with a hydraulic connection 30 to each front end of the housing 9. This results in a design that can support the high pressure and prevents compressive forces from being introduced into the surrounding structure of the rotor assembly. This allows high rotor speeds to be achieved.
  • Figure 7 shows an outer half-shell 10, 11.
  • the surface sections 22, 23 arranged at an angle to one another are clearly visible.
  • the surface section 24 is formed from the surface section 23. formed and forms a head surface of the housing 9.
  • a surface section 25 is formed from the surface section 22, which forms a bottom surface of the housing 9.
  • the inner half-shell 12,14 covers 75-95% of the surface of the outer half-shell 10,11, which enables the most uniform cooling performance possible over the outer surface of the housing 9.
  • first outer half-shell 10 and the second outer half-shell 11 are essentially identical in shape.
  • first inner half-shell 12 and the second inner half-shell 14 are essentially identical in shape.
  • first outer half-shell 10 and the second outer half-shell 11 are manufactured from sheet metal by at least one forming process.
  • the first inner half-shell 12 and the second inner half-shell 14 are also manufactured by at least one forming process.
  • first sheet is provided and the first sheet is formed into a first outer half-shell 10 and a second outer half-shell 11, as can be seen, for example, in Figure 6.
  • a second sheet is also provided and the second sheet is formed into a first inner half-shell 12 and a second inner half-shell 14, as shown in Figure 5.
  • the separation body 7 is formed with a housing 9 from the first outer half-shell 10 and the second outer half-shell 11, whereby within the housing 9, the first inner half-shell 12 rests in sections on the first outer half-shell 10 such that a first cooling channel section 13 of the cooling channel 8 is defined between the first inner half-shell 12 and the first outer half-shell 10, and within the housing 9, the second inner half-shell 14 rests in sections on the second outer half-shell 11 such that a second cooling channel section 15 of the cooling channel 8 is defined between the second inner half-shell 14 and the second outer half-shell 11.
  • Figure 7 shows how the inner half-shells 12, 14 fit into the outer half-shells 10, 11.
  • the separating body 7 is advantageous to manufacture in the following steps. First, the first inner half-shell is welded to the knob-like spacer elements 16, 17 on the first outer half-shell 10, as well as to the outer diameter. The same is done with the second outer half-shell 11 and the second inner half-shell 14. Subsequently, both prefabricated halves of the housing 9 are welded along their abutting edge to create the weld seam 28. Alternatively, it would also be possible to first weld the two inner half-shells 12, 14 and then arrange the two outer half-shells 10, 11 around the inner half-shells 12, 14 and then weld these as well.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotoranordnung (1), umfassend einen Rotorkörper (2), welcher mehrere Nuten (3) in axialer Richtung zur Aufnahme einer Wicklung (4) ausbildet, Rotorpole (5), welche in radialer Richtung zwischen jeweils zwei der Nuten (3) ausgebildet sind, Wicklungen (4), welche in den Nuten (3) verlaufen und die Rotorpole (5) umschließen, Nutverschlusselemente (6), welche die Nuten (3) in radialer Richtung verschließen, mindestens einen Trennkörper (7), welcher in einer der Nuten (3) in Umfangsrichtung zwischen zwei der Wicklungen (4) angeordnet ist, wobei der Trennkörper (7) wenigstens einen sich in axialer Richtung erstreckenden, durchgängigen Kühlkanal (8) umfasst, der von einem Kühlmedium durchströmbar ist, wobei der Trennkörper (7) ein Gehäuse (9) mit einer ersten äußeren Halbschale (10) und einer zweiten äußeren Halbschale (11) aufweist, wobei innerhalb des Gehäuses (9) eine erste innere Halbschale (12) abschnittsweise so an der ersten äußeren Halbschale (10) anliegt, dass zwischen der ersten inneren Halbschale (12) und der ersten äußeren Halbschale (10) ein erster Kühlkanalabschnitt (13) des Kühlkanals (8) definiert ist sowie innerhalb des Gehäuses (9) eine zweite innere Halbschale (14) abschnittsweise so an der zweiten äußeren Halbschale (11) anliegt, dass zwischen der zweiten inneren Halbschale (14) und der zweiten äußeren Halbschale (11) ein zweiter Kühlkanalabschnitt (15) des Kühlkanals (8) definiert ist.

Description

Rotoranordnunq, Trennkörper und Verfahren zur Herstellung eines Trennkörpers
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotoranordnung, umfassend einen Rotorkörper, welcher mehrere Nuten in axialer Richtung zur Aufnahme einer Wicklung ausbildet; Rotorpole, welche in radialer Richtung zwischen jeweils zwei der Nuten ausgebildet sind; Wicklungen, welche in den Nuten verlaufen und die Rotorpole umschließen; Nutverschlusselemente, welche die Nuten in radialer Richtung verschließen; mindestens einen Trennkörper, welcher in einer der Nuten in Umfangsrichtung zwischen zwei der Wicklungen angeordnet ist, wobei der Trennkörper wenigstens einen sich in axialer Richtung erstreckenden, durchgängigen Kühlkanal umfasst, der von einem Kühlmedium durchströmbar ist. Die Erfindung betrifft ferner einen Trennkörper und ein Verfahren zur Herstellung eines Trennkörpers.
Bei Kraftfahrzeugen werden für den Antrieb verstärkt elektrische Maschinen eingesetzt, um Alternativen zu Verbrennungsmotoren zu schaffen, die fossile Brennstoffe benötigen. Um die Alltagstauglichkeit der Elektroantriebe zu verbessern und zudem den Benutzern den gewohnten Fahrkomfort bieten zu können, sind bereits erhebliche Anstrengungen unternommen worden.
Bei der Entwicklung der insbesondere für E-Achsen oder Hybridmodule vorgesehenen elektrischen Maschinen besteht ein anhaltendes Bedürfnis daran, deren Leistungsdichten und Effizienz zu steigern und gleichzeitig die Herstellungskosten zu senken. In diesem Zusammenhang ist es auch bekannt, die elektrischen Maschinen als fremderregte Synchronmaschine (FSM) auszuführen. Bei einer fremderregten Synchronmaschine handelt es sich um eine spezielle Form der Synchronmaschine, bei welcher das magnetische Feld im Rotor nicht durch Permanentmagnete, sondern durch bestrombare Spulen erzeugt wird. Die Spulen werden häufig auch als Feld- oder Erregerspulen bezeichnet. Zur Bestromung der Spulen im drehenden Rotor muss die Stromzufuhr über geeignete Übertragereinrichtungen erfolgen. Zwischen je zwei Erregerwicklungen eines Rotors können auf Grund des Herstellungsverfahrens Spalte entstehen. In diese Spalte werden insbesondere Stütz- oder Trennkörper gefügt, die die Spalte ganz oder zu großen Teilen ausfüllen. Besonders für Anwendungen mit hoher Drehzahl sichern die Trennkörper die Wicklungen der Erregerspulen im Fliehkraftfeld gegen unbeabsichtigte Bewegung. Die EP 1 494 335 B1 offenbart entsprechende Trennkörper zwischen benachbarten Erregerspulen.
Insbesondere hinsichtlich gesteigerter Leistungsdichten und Effizienz ergibt sich die Notwendigkeit, den Rotor insbesondere auch bei fremderregten
Synchronmaschinen im Betrieb zu kühlen und thermische Energie abzuführen. Aus dem Stand der Technik sind bspw. luftgekühlte Rotoren oder fluidgekühlte
Hohlwellen bekannt. Die DE102018220810A1 offenbart einen fluidgekühlten Rotor für eine elektrische Maschine sowie eine fremderregte Synchronmaschine mit direkt oder verlustnah gekühlter Rotorwicklung. Eine fluidgekühlte Hohlwelle mit konischer Wandung ist in der EP3618241A1 offenbart.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr eine Rotoranordnung für die Abfuhr thermischer Energie aus einem Rotor für eine fremderregte Synchronmaschine bereitzustellen, welche einen kompakten Aufbau, günstige Herstellkosten und eine hohe Betriebssicherheit aufweist. Es ist ferner die Aufgabe der Erfindung einen optimierten Trennkörper und ein optimiertes Verfahren zur Herstellung eines Trennkörpers zu realisieren.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Rotoranordnung, umfassend einen Rotorkörper, welcher mehrere Nuten in axialer Richtung zur Aufnahme einer Wicklung ausbildet, Rotorpole, welche in radialer Richtung zwischen jeweils zwei der Nuten ausgebildet sind, Wicklungen, welche in den Nuten verlaufen und die Rotorpole umschließen, Nutverschlusselemente, welche die Nuten in radialer Richtung verschließen, mindestens einen Trennkörper, welcher in einer der Nuten in Umfangsrichtung zwischen zwei der Wicklungen angeordnet ist, wobei der Trennkörper wenigstens einen sich in axialer Richtung erstreckenden, durchgängigen Kühlkanal umfasst, der von einem Kühlmedium durchströmbar ist, wobei der Trennkörper ein Gehäuse mit einer ersten äußeren Halbschale und einer zweiten äußeren Halbschale aufweist, wobei innerhalb des Gehäuses eine erste innere Halbschale abschnittsweise so an der ersten äußeren Halbschale anliegt, dass zwischen der ersten inneren Halbschale und der ersten äußeren Halbschale ein erster Kühlkanalabschnitt des Kühlkanals definiert ist sowie innerhalb des Gehäuses eine zweite innere Halbschale abschnittsweise so an der zweiten äußeren Halbschale anliegt, dass zwischen der zweiten inneren Halbschale und der zweiten äußeren Halbschale ein zweiter Kühlkanalabschnitt des Kühlkanals definiert ist.
Hierdurch wird der Vorteil einer effektiven Kühlung der während des Betriebs erzeugten Wärme einer fremderregten Synchronmaschine erzielt. Ferner kann die erfindungsgemäße Rotoranordnung nicht nur die hohen Anforderungen an die Dichtheit erfüllen, sondern auch den durch die Drehzahl induzierten Drücken von bis zu 100 bar strukturell standhalten. Diese Kombination aus Festigkeit und Dichtheit ist kritisch, um eine langfristige Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit der Rotoranordnung sicherzustellen. Durch den Einsatz von Halbschalen kann auf Strangpressprofile mit Kunststoffeinsätzen für die Kühlkörper verzichtet werden, die unter den genannten hohen Druckbelastungen an ihre Festigkeitsgrenzen stoßen.
Die erfindungsgemäße doppelwandige Ausführung der Rotoranordnung stellt in diesem Zusammenhang eine signifikante Verbesserung dar, da nicht nur die Festigkeit des Systems unter hohen Betriebsdrücken optimiert, sondern gleichzeitig auch die Dichtheitsanforderungen eingehalten werden können. Diese Konstruktion ermöglicht zudem eine verbesserte Anbindung an die Kühlmedienzufuhr und - abfuhr, wobei beispielsweise die Notwendigkeit für eingeklebte Kunststoffelemente entfallen kann. Die doppelwandige Gestaltung mit den inneren und äußeren Halbschalen bietet eine robuste Lösung, die die strukturellen Limitierungen herkömmlicher Kühlkörperkonstruktionen überwindet und durch die optimierte Wärmeabfuhr zu einer erhöhten Leistungsdichte der fremderregten Synchronmaschine beiträgt.
Im Sinne dieser Patentanmeldung ist eine äußere Halbschale eine Komponente des Gehäuses, die dazu dient, die äußere Kontur des Trennkörpers innerhalb der Rotoranordnung zu bilden und zusammen mit der inneren Halbschale einen Teil des Kühlkanalsystems zu umschließen. Die äußere Halbschale ist eine von zwei komplementären Hälften, die gemeinsam das äußere Gehäuse des Trennkörpers bilden, wobei jede Halbschale spezifisch gestaltet ist, um eine effiziente Kühlung und Schutz der inneren Komponenten zu ermöglichen.
Die Funktion der äußeren Halbschale kann zudem den Schutz der inneren Bestandteile vor äußeren Einflüssen wie mechanischen Belastungen, Umwelteinflüssen und elektromagnetischen Störungen umfassen. Zudem spielt die äußere Halbschale eine zentrale Rolle in der thermischen Managementstrategie des Trennkörpers, indem sie die äußere Begrenzung des Kühlkanalsystems bildet und somit direkt zur Wärmeabfuhr von den Wicklungen beiträgt.
Der Aufbau der äußeren Halbschale ist so gestaltet, dass sie eine optimale Passform und Funktion innerhalb der Rotoranordnung gewährleistet. Dies beinhaltet die präzise Abstimmung ihrer Geometrie mit der inneren Halbschale, um effektive Kühlkanalabschnitte zu formen. Die äußere Halbschale kann Merkmale wie Führungen für die Platzierung und Fixierung innerhalb des Rotorkörpers, Anschlusspunkte für die Integration in das Gesamtsystem und Strukturen zur Verbesserung der Wärmeübertragung umfassen.
Bezüglich der Ausführungsformen der äußeren Halbschale sind verschiedene Werkstoffe und Konstruktionstechniken denkbar. Bevorzugt werden robuste Materialien wie Metalle, zum Beispiel Aluminium oder Stahl, aufgrund ihrer guten Wärmeleitfähigkeit, mechanischen Festigkeit und Langlebigkeit. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang die Verwendung von nicht ferromagnetischem Stahlblech. Für Anwendungen, bei denen eine Gewichtsreduktion oder eine elektrische Isolation erforderlich ist, können jedoch auch hochleistungsfähige Kunststoffe oder Verbundwerkstoffe zum Einsatz kommen.
Die Konstruktion der äußeren Halbschale kann weiterhin an spezifische Anforderungen angepasst werden, beispielsweise durch die Integration von Kühlrippen oder -kanälen zur Verbesserung der Wärmeabfuhr, die Anwendung spezieller Oberflächenbehandlungen zur Reduktion von Reibung oder die Einbindung von Dichtungssystemen zur Verhinderung von Leckagen im Kühlkreislauf. Die äußeren Halbschalen können durch verschiedene Verfahren wie Tiefziehen, Gießen oder CNC-Bearbeitung hergestellt werden, abhängig von den Anforderungen hinsichtlich Präzision, Stückzahl und Kosten. Vorteilhafterweise werden die äußeren Halbschalen so konstruiert, dass sie eine stoffschlüssige Verbindung, bevorzugt durch Verschweißen, Verlöten oder Verkleben, mit den entsprechenden Gegenstücken eingehen können, um eine hohe strukturelle Integrität und Dichtigkeit des gesamten Trennkörpers zu gewährleisten.
Im Sinne dieser Patentanmeldung ist eine innere Halbschale ein Bestandteil des Trennkörpers, der in Verbindung mit einer äußeren Halbschale steht, um einen Teil des Kühlkanalsystems innerhalb der Rotoranordnung zu formen. Die innere Halbschale ist so konstruiert, dass sie direkt an der inneren Oberfläche der äußeren Halbschale anliegt und zusammen mit dieser spezifische Kühlkanalabschnitte definiert, durch die ein Kühlmedium fließen kann, um die Wärmeabfuhr von den umgebenen Wicklungen effizient zu unterstützen.
Die Funktion der inneren Halbschale besteht darin, die Formung und Begrenzung der Kühlkanäle zu definieren und dabei eine optimierte Strömungsführung des Kühlmediums zu gewährleisten. Durch ihre spezifische Anordnung und Gestaltung trägt die innere Halbschale maßgeblich zur effizienten Wärmeabfuhr bei, indem sie den Wärmekontakt zwischen den an der äußeren Halbschale anliegenden Wicklungen und dem Kühlmedium maximiert. Darüber hinaus dient sie als strukturelle Verstärkung, die zur mechanischen Stabilität des gesamten Trennkörpers beiträgt.
Der Aufbau der inneren Halbschale ist präzise auf die äußere Halbschale abgestimmt, um eine effektive und effiziente Kühlung sicherzustellen. Dies beinhaltet eine spezielle Gestaltung der Oberflächen, die in Kontakt mit dem Kühlmedium stehen, um den Wärmeübergang zu optimieren. Zudem können in die innere Halbschale Merkmale integriert sein, die eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmediums über die gesamte Kühlkanallänge fördern und so Hotspots innerhalb der Rotoranordnung vermeiden helfen. Bezüglich der Ausführungsformen der inneren Halbschale sind verschiedene Werkstoffe und Konstruktionstechniken denkbar, um den unterschiedlichen Anforderungen gerecht zu werden. Bevorzugt werden Materialien, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit aufweisen, wie beispielsweise Metalle, um eine effiziente Wärmeübertragung zu ermöglichen. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang die Verwendung von nicht ferromagnetischem Stahlblech. Für Anwendungen, bei denen es auf eine leichte Konstruktion oder elektrische Isolation ankommt, könnten jedoch auch fortschrittliche Kunststoffe oder Verbundwerkstoffe zum Einsatz kommen.
Die Konstruktion der inneren Halbschale kann zusätzlich spezifische Anpassungen beinhalten, wie beispielsweise die Integration von Strukturen zur Verstärkung der mechanischen Festigkeit oder zur Verbesserung der Strömungsdynamik des Kühlmediums. Vorteilhafterweise werden Methoden wie das Tiefziehen, das Gießen oder die CNC-Bearbeitung zur Herstellung der inneren Halbschalen verwendet, je nach den erforderlichen Toleranzen, der Komplexität des Designs und den Produktionskosten. Die Wahl des Herstellungsverfahrens hängt dabei von den spezifischen Eigenschaften des gewählten Materials und den Anforderungen der jeweiligen Anwendung ab. Die innere Halbschale kann auch so gestaltet sein, dass sie eine einfache Montage und eine zuverlässige Verbindung mit der äußeren Halbschale ermöglicht, beispielsweise durch Passformen oder Schnappverbindungen, um eine hohe Gesamtstabilität und Dichtigkeit des Kühlkanalsystems zu gewährleisten.
Im Sinne dieser Patentanmeldung ist ein Abstandselement eine strukturelle Komponente, die innerhalb des Trennkörpers der Rotoranordnung verwendet wird, um einen definierten Abstand zwischen den inneren und äußeren Halbschalen zu schaffen. Durch diese spezifische Anordnung tragen Abstandselemente wesentlich zur Bildung und Aufrechterhaltung der Struktur von Kühlkanalabschnitten bei, indem sie den Raum zwischen den Halbschalen präzise definieren. Dies ermöglicht eine optimierte Führung des Kühlmediums durch den Trennkörper, was die Effizienz der Wärmeabfuhr von den Wicklungen signifikant erhöht. Die Funktion eines Abstandselements erstreckt sich darüber hinaus auf die Verbesserung der mechanischen Stabilität des gesamten Trennkörpers. Indem sie einen festgelegten Abstand zwischen den Halbschalen sicherstellen, tragen sie zur Festigkeit der Konstruktion bei und schützen die inneren Komponenten vor mechanischen Einflüssen und Verformungen, die durch Betriebsdrücke oder Temperaturschwankungen verursacht werden könnten.
Der Aufbau eines Abstandselements ist bevorzugt so gestaltet, dass es eine hohe Präzision in der Abstandshaltung bietet, gleichzeitig aber auch die notwendige Flexibilität aufweist, um Montage- und Fertigungstoleranzen ausgleichen zu können. Abstandselemente können als einzelne Einsätze, integrierte Strukturen innerhalb einer Halbschale oder als separate Bauteile, die zwischen den Halbschalen angeordnet werden, ausgeführt sein.
Besonders bevorzugt ist es, dass die Abstandselemente einstückig, insbesondere monolithisch, mit einer inneren und/oder äußeren Halbschale ausgebildet sind, beispielsweise mittels Tiefziehens eines Stahlblechs. Besonders bevorzugt ist in diesem Zusammenhang die Verwendung von nicht ferromagnetischem Stahlblech.
Bezüglich der Ausführungsformen des Abstandselements sind verschiedene Werkstoffe und Konstruktionen denkbar, um den vielfältigen Anforderungen gerecht zu werden. Bevorzugt werden Materialien, die eine gute thermische Beständigkeit und mechanische Eigenschaften aufweisen, wie zum Beispiel Hochleistungskunststoffe, Metalle, insbesondere nicht ferromagnetische Stahlbleche, oder Verbundwerkstoffe. Die Wahl des Materials hängt dabei von den spezifischen Betriebsbedingungen und Anforderungen an die Wärmeleitfähigkeit, Festigkeit und Kompatibilität mit dem Kühlmedium ab.
Die Konstruktion des Abstandselements kann von einfachen geometrischen Formen wie Zylindern, kuppelartigen Halbschalen (Noppen) oder Blöcken bis hin zu komplexen Strukturen mit spezifischen Oberflächenprofilen variieren, um die Strömung des Kühlmediums zu optimieren und Hotspots zu vermeiden. Vorteilhafterweise können die Abstandselemente so gestaltet sein, dass sie eine einfache Montage ermöglichen, beispielsweise durch Schnapp- oder Steckverbindungen, um die Produktions- und Wartungseffizienz zu erhöhen. Zudem ist es möglich, die Abstandselemente so zu konzipieren, dass sie eine mehrfache Funktionalität erfüllen, indem sie neben der Abstandshaltung auch zur Führung des Kühlmediums oder zur Verstärkung der Struktur beitragen.
Bevorzugt verfügt somit die Rotoranordnung durch die inneren und äußeren Halbschalen über eine Konstruktion eines doppelwandigen Kühlers, der vorteilhafterweise unter Verwendung von nicht ferromagnetischem Stahlblech realisiert wird. Bevorzugt wird in diesem Zusammenhang die Einbringung einer Tiefziehstruktur in eine der Halbschalen, die bevorzugt entweder in Form von kuppelartigen Halbschalen (Noppen) oder alternativ als Kanäle ausgestaltet sein kann. Die Höhe der kuppelartigen Halbschalen (Noppen) beträgt bevorzugt zwischen 0,2 mm und 1 mm und ermöglicht es so, den Durchflussquerschnitt für das Kühlmedium präzise zu bestimmen und einen kleinen, aber effektiven Durchflussquerschnitt zu gewährleisten. Diese Strukturierung trägt zugleich dazu bei, ein lokales Verstopfen der Kühlkanäle zu verhindern, indem durch den bevorzugt gleichmäßigen Abstand der Noppen eine konsistente Durchströmung sichergestellt wird.
Grundsätzlich ist es natürlich auch möglich, dass die erste äußere Halbschale eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten ersten Abstandselementen aufweist, welche an der ersten inneren Halbschale anliegen und /oder die zweite äußere Halbschale eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten zweiten Abstandselementen aufweist, welche an der zweiten inneren Halbschale anliegen. In diesem Zusammenhang ist es ferner bevorzugt, dass die ersten Abstandselemente einstückig, insbesondere monolithisch, mit der ersten äußeren Halbschale ausgeformt sind und/oder die zweiten Abstandselemente einstückig, insbesondere monolithisch, mit der zweiten äußeren Halbschale ausgeformt sind.
Schließlich ist es auch denkbar, dass die erste äußere Halbschale und die erste innere Halbschale jeweils eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten ersten Abstandselementen aufweisen, welche an der jeweils gegenüberliegenden Halbschale anliegen und /oder die zweite äußere Halbschale und die zweite innere Halbschale jeweils eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten zweiten Abstandselementen aufweisen, welche an der jeweils gegenüberliegenden Halbschale anliegen. In diesem Zusammenhang ist es ferner bevorzugt, dass die ersten Abstandselemente einstückig, insbesondere monolithisch, mit der ersten äußeren sowie der ersten inneren Halbschale ausgeformt sind und/oder die zweiten Abstandselemente einstückig, insbesondere monolithisch, mit der zweiten äußeren Halbschale und der zweiten inneren Halbschale ausgeformt sind.
Für die Aufnahme der durch Betriebsdrücke entstehenden Kräfte ist es von Vorteil, dass beide Hälften des Kühlers, also eine innere und eine äußere Halbschale eine feste Verbindung eingehen. Diese Verbindung kann bevorzugt im Bereich der Noppen insbesondere durch Verfahren wie Widerstandspunktschweißen oder Laserschweißen hergestellt werden, wobei alternativ auch ein Lötprozess im Bereich der Noppen Anwendung finden kann.
Um die Montage zu vereinfachen und zugleich eine hohe Festigkeit des Trennkörpers zu gewährleisten, wird der Trennkörper in zwei Halbschalen gefertigt. In einem ersten Schritt wird bevorzugt eine äußere Halbschale mit dem bevorzugt strukturierten Blech einer korrespondierenden inneren Halbschale an den Noppen sowie am Außendurchmesser verschweißt. Anschließend erfolgt das Verschweißen beider Halbschalen entlang ihrer Mittellinie.
Die Stabilität des gesamten Kühlsystems kann zusätzlich durch das Anschweißen von Endkappen an beiden Seiten des Trennkörpers sichergestellt werden. Diese Maßnahme ermöglicht es, den hohen inneren Druckbelastungen standzuhalten, ohne Druckkräfte auf die umgebende Struktur zu übertragen. Dieses ermöglicht es, den Rotor mit hohen Drehzahlen zu betreiben, ohne die Integrität des Kühlsystems zu kompromittieren.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist ein Hohlraum in der Nut ausgebildet, welcher von einer der Wicklungen und dem Trennkörper begrenzt ist, wobei der Hohlraum ein Vergussmaterial aufweist. Mit anderen Worten ist es bevorzugt, dass in möglicherweise vorhandenen Hohlräumen zwischen dem Trennkörper und einer der Wicklungen ein Vergussmaterial diese Hohlräume ausfüllt. Die vorteilhafte Wirkung der Ausgestaltung liegt darin, dass durch das Vergussmaterial in dem Hohlraum die thermische Anbindung der Wicklungen an den Trennkörper verbessert wird. Der Hohlraum ergibt sich fertigungsbedingt aus Bauteiltoleranzen von Wicklungen und Trennkörper.
Gemäß einer Ausgestaltung ist das Kühlmedium eine Kühlflüssigkeit. Die vorteilhafte Wirkung der Ausgestaltung liegt darin, dass Kühlflüssigkeiten im Vergleich zu Gasen eine höhere Wärmekapazität und eine höhere thermische Leitfähigkeit haben und somit eine bessere Entwärmung bzw. Abfuhr der Verlustleistung ermöglichen. Insbesondere beinhaltet die Kühlflüssigkeit Öl und/oder Wasser.
Gemäß einer Ausgestaltung ist der Rotorkörper als geblechtes Paket ausgeführt. Die vorteilhafte Wirkung der Ausgestaltung liegt darin, dass somit Wirbelstromverluste im Rotorkörper minimiert sind.
Der Trennkörper ist bevorzugt aus einem nicht ferromagnetischen Material hergestellt, damit die elektromagnetische Funktion des Rotors bzw. der elektrischen Maschine nicht gestört wird. Der Trennkörper ist vorzugsweise zumindest teilweise aus einem Material mit guter thermischer Leitfähigkeit gefertigt, um eine gute thermische Anbindung zwischen den Rotorwicklungen und dem Kühlmedium zu realisieren. Der Trennkörper stellt somit im Wesentlichen zwei Funktionen bereit. Zum einen kann der Trennkörper dazu beitragen, die Wicklungen auch unter Fliehkrafteinfluss in den Nuten zu fixieren und zum anderen durch den Kühlkanal eine fluidbasierte Kühlung innerhalb der Nuten bereitzustellen. Somit werden die Rotorwicklungen über diesen Trennkörper drehzahlfest abgestützt und zugleich gekühlt.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass an einem ersten axialen Ende des Kühlkanals ein Fluideinlasselement und an einem zweiten axialen Ende des Kühlkanals ein Fluidauslasselement gekoppelt ist, so dass das Kühlmedium über das Fluideinlasselement in den Kühlkanal einströmen und über das Fluidauslasselement aus dem Kühlkanal ausströmen kann. Es kann hierdurch eine besonders günstige Anbindung des Trennelements an einen Kühlkreislauf realisiert werden. Es kann bevorzugt sein, dass das Fluideinlasselement und das Fluidauslasselement im Wesentlichen identisch ausgebildet sind.
Der Trennkörper im Bereich wenigstens eines seiner axialen Enden an seiner Innenwand so ausgebildet ist, dass über eine axiale Länge, von vorzugsweise bis zu 15mm, eine glatte Innenkontur entsteht. Dieser Bereich kann insbesondre auch mittels spanender Fertigungsverfahren nachbearbeitet worden sein. In diesen Bereich wird dann ein Einlasselement oder ein Auslasselement für das Kühlmedium eingesetzt. Das Einlasselement und/oder das Auslasselement können dabei mit dem Trennkörper verklebt, verschweißt, mittels einer Presspassung und/oder formschlüssig gefügt werden. In einer bevorzugten Ausführung wird das Einlasselement oder das Auslasselement mit einer Dichtung, beispielsweise einer O-Ring-Dichtung, zum Trennkörper hin abgedichtet. So werden abgeschlossene, gegenüber dem Kühlmedium dichte Baugruppen hergestellt, die jeweils zwischen je zwei Rotorspulen gefügt werden, aber im Wesentlichen nicht über die axiale Ausdehnung der Rotorspulen herausragen, sodass die axiale Länge des Rotors durch die genannten Baugruppen nicht maßgeblich vergrößert wird.
Bevorzugt enthalten/enthält das Einlasselement und/oder das Auslasselement in ihrem/seinen Inneren Öffnungen und/oder Kanäle zur Führung des Kühlmediums in axialer und/oder radialer Richtung, sodass die Form der Öffnung im Inneren des Trennkörpers auf eine Form überführt wird, die zur Führung des Kühlmediums in angrenzende Bauteile hinein geeignet ist.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass das Fluideinlasselement und/oder das Fluidauslasselement zumindest abschnittsweise in den Trennkörper eingreifen und an der Innenwand des Trennkörpers anliegen/anliegt. Hierdurch kann eine hohe Dichtigkeit zwischen dem Fluideinlasselement und/oder und Fluidauslasselement und dem Trennkörper realisiert werden. Auch hat sich diese Ausführung als besonders günstig hinsichtlich der Aufnahme und Abstützung von Fliehkräften im Betrieb der Rotoranordnung erwiesen. In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass das Fluideinlasselement und/oder das Fluidauslasselement jeweils einen Hydraulikpfad zur Führung des Kühlmediums in radialer Richtung aufweisen/ aufweist. Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass das Fluideinlasselement und/oder das Fluidauslasselement jeweils einen Hydraulikpfad zur Führung des Kühlmediums in axialer Richtung aufweisen/ aufweist. Hierdurch kann ein Kanalsystem ausgebildet werden, mittels dessen das Kühlmedium gezielt in den Kühlkanal des Trennkörpers hinein und/oder aus dem Trennkörper heraus geführt werden kann. Ein Hydraulikpfad kann einen offenen oder geschlossenen Kanal, eine Anströmfläche, eine Schleuderstrecke und/oder eine Freifallstrecke umfassen.
In einer ferner bevorzugten Ausführung kann ein Einlasselement und/oder ein Auslasselement jeweils eine axiale Öffnung aufweisen. Hierdurch kann das Kühlmedium durch die jeweilige axiale Öffnung in axial an das Einlasselement und/oder das Auslasselement angrenzende Bauteile geführt werden.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführung kann ein Auslasselement eine axiale Öffnung aufweisen, über die das Kühlmedium im Betrieb aus dem Rotor heraus und auf radial weiter außen befindliche Statorbauteile geschleudert wird, sodass zusätzlich eine Kühlung der Statorbauteile erreicht werden kann.
Gemäß einer Ausgestaltung umfasst die Rotoranordnung eine Rotorwelle, welche als Hohlwelle ausgebildet ist, und eine Öffnung in radialer Richtung zur Führung des Kühlmediums aufweist.
Gemäß einer weiteren zu bevorzugenden Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes kann vorgesehen sein, dass das Fluideinlasselement und/oder das Fluidauslasselement jeweils mit einer als Hohlwelle konfigurierte Rotorwelle gekoppelt sind/ist, so dass das Kühlmedium von der Rotorwelle in das Fluideinlasselement und/oder aus dem Fluidauslasselement in die Rotorwelle fließen kann. Bevorzugt kann das Fluideinlasselement und/oder das Fluidauslasselement jeweils eine radiale Öffnung enthalten, die mit einer korrespondierenden radialen Öffnung in der Rotorwelle verbunden ist. Höchst bevorzugt ist die radiale Öffnung des Fluideinlasselements und/oder des Fluidauslasselements gegenüber der radialen Öffnung der Rotorwelle über eine Dichtung abgedichtet. So kann das Kühlmedium aus der Rotorwelle in den Trennkörper bzw. von Trennkörper in die Rotorwelle geführt werden, ohne dass die Führung des Kühlmediums in axialen Rotor- Gehäuseteilen integriert werden muss, sodass diese axial besonders bauraumsparend ausgeführt werden können.
Die radiale Öffnung der Rotorwelle ist somit über das Fluideinlasselement und/oder das Fluidauslasselement mit dem Kühlkanal des Trennelements zur Führung des Kühlmediums verbunden und bildet entsprechend ein Kanalsystem aus. Somit kann in einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Kühlkanal über das Kanalsystem an ein Kühlsystem angeschlossen sein. Besonders vorteilhaft ist der Kühlkanal an beiden Stirnseiten über ein jeweiliges weiteres Bauteil, bevorzugt das Fluideinlasselement und/oder das Fluidauslasselement, an das Kühlsystem angeschlossen, so dass ein geschlossener Kühlreislauf gebildet ist.
In einer weiteren, bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung kann auch vorgesehen werden, dass der Trennkörper an seiner Außenwand zumindest abschnittsweise eine elektrische Isolation aufweist. Die elektrische Isolation kann beispielsweise als eine elektrisch isolierende Beschichtung ausgeführt sein. Auch ist es denkbar, dass die elektrische Isolation als ein separates Bauteil ausgeführt ist, dass lösbar oder fest mit dem Trennkörper verbunden ist. Der Trennkörper kann hierdurch gegenüber stromführenden Teilen elektrisch isoliert werden, um insbesondere eine elektrische Kontaktierung zwischen Erregerspulen oder zwischen Erregerspule und Fahrzeug zu vermeiden und somit die Anforderungen der Hochspannungssicherheit zu erfüllen. Eine Beschichtung kann beispielsweise durch eine Lackierung, eine Umspritzung oder eine aufgeklebte Schicht realisiert sein. Für eine elektrische Isolation mit eingeschränkten Anforderungen kann der Aluminium-Trennkörper beispielsweise auch eloxiert werden. Im Fall hoher Anforderungen kann er mit Kunststoff umspritzt, mit einem alternativen Material beschichtet oder mit einer Folie an den Kontaktflächen zu den Rotorspulen hin verkleidet werden. So kann sichergestellt werden, dass kein elektrischer Kurzschluss zwischen Erregerspulen oder zwischen einer Erregerspule und dem Fahrzeug hergestellt wird.
Der Trennkörper ist bevorzugt mit einem Nutverschlusselement verbunden, das die Nut radial verschließt und den Stützkörper drehzahlfest abstützt. Das Nutverschlusselement ist vorzugsweise aus einem nicht ferromagnetischen und nicht elektrisch leitfähigen Material z.B. Kunststoff gefertigt, sodass das elektromagnetische Verhalten der Maschine nicht beeinträchtigt wird und keine zusätzlichen Wirbelstromverluste in dieser Komponente entstehen. Das Nutverschlusselement kann über Kunststoffspritzguss oder über Extrusion gefertigt werden und mit dem Trennkörper formschlüssig oder verklebend gefügt werden. Alternativ kann das Nutverschlusselement direkt auf den Trennkörper aufgespritzt werden. Dabei kann es integral mit einer Kunststoffumspritzung des Trennkörpers verbunden sein.
Die Erfindung kann auch in vorteilhafter Weise dahingehend ausgeführt sein, dass das Nutverschlusselement und der Trennkörper integral verbunden sind.
Die vorteilhafte Wirkung der Ausgestaltung liegt darin, dass durch die integrale Verbindung das Nutverschlusselement und der Trennkörper als ein einziges Bauteil herstellbar sind. Somit wird die Komplexität der Rotoranordnung reduziert. Ein weiterer Vorteil liegt darin begründet, dass durch eine integrale Verbindung ein stabileres Bauteil bereitgestellt ist. Besonders bevorzugt ist das Nutverschlusselement und der Trennkörper monolithisch ausgebildet, beispielsweise aus Aluminium oder Kunststoff.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Trennkörper aus einem Aluminium geformt ist. Die Materialeigenschaften von Aluminium ermöglichen es, gute mechanische Eigenschaften sowie eine gute thermische Leitfähigkeit innerhalb des Trennkörpers zu erreichen. Da Aluminium nicht ferromagnetisch ist, wird die elektromagnetische Funktion der Maschine nicht beeinträchtigt. Die äußere Querschnittskontur des Trennkörpers kann eine von der Rechteckform abweichende Kontur besitzen. Bevorzugt ist die Querschnittskontur des Trennkörpers so ausgeformt, dass ein möglichst geringer Abstand zwischen der Wicklung und dem Trennkörper ausgebildet ist. So wäre es beispielsweise denkbar, dass der Trennkörper an seinem radial äußeren Ende einen trapezartigen Abschnitt aufweist, an dessen kurzer Seite sich ein rechteckförmiger Abschnitt nach radial innen anschließt. Hierdurch kann der Wärmeübergang von der Wicklung auf den Trennkörper weiter optimiert werden, da in der Regel die Wärmeleitfähigkeit der Vergussmasse, die üblicherweise den Hohlraum zwischen der Wicklung und dem Trennkörper ausfüllt, schlechter ist als die Wärmeleitfähigkeit des Trennkörpers.
Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass der Trennkörper mehrere Kühlkanäle umfasst, welche radial und/oder in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind. Die vorteilhafte Wirkung der Ausgestaltung liegt darin, dass derart eine bessere Entwärmung bzw. Abfuhr der Verlustleistung erfolgt. Ein weiterer Vorteil liegt darin begründet, dass durch mehrere beabstandete Kühlkanäle eine gleichmäßigere Entwärmung bzw. Abfuhr der Verlustleistung erfolgt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die erste innere Halbschale eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten ersten Abstandselementen aufweist, welche an der ersten äußeren Halbschale anliegen und /oder die zweite innere Halbschale eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten zweiten Abstandselementen aufweist, welche an der zweiten äußeren Halbschale anliegen. Diese Anordnung sorgt für eine gleichmäßige Verteilung des Kühlmediums und optimiert somit den Wärmeaustausch zwischen den Halbschalen und dem Kühlmedium. Die verbesserte Kühlung trägt zu einer weiteren Reduktion der Betriebstemperaturen bei, was die Effizienz des Motors steigert und die thermische Belastung der Komponenten mindert. Die gezielte Anordnung der Abstandselemente ermöglicht zudem eine Reduzierung von Druckverlusten im Kühlkreislauf, was zu einem geringeren Energiebedarf für die Kühlung führt. Es kann gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterentwicklung der Erfindung auch vorgesehen sein, dass die ersten Abstandselemente einstückig, insbesondere monolithisch, mit der ersten inneren Halbschale ausgeformt sind und/oder die zweiten Abstandselemente einstückig, insbesondere monolithisch, mit der zweiten inneren Halbschale ausgeformt sind. Die einstückige, insbesondere monolithische, Ausformung der Abstandselemente mit den inneren Halbschalen bietet den technischen Vorteil einer erhöhten mechanischen Stabilität und Zuverlässigkeit der Kühlkanalstruktur. Diese integrierte Konstruktion vermeidet Schwachstellen, die durch Montage oder Fügeprozesse entstehen könnten, und sorgt für eine dauerhafte Leistungsfähigkeit und Widerstandsfähigkeit der Kühlkanäle. Zusätzlich vereinfacht diese Bauweise die Herstellung, da weniger Einzelteile gefertigt und zusammengefügt werden müssen, was die Produktionskosten senkt und die Qualitätssicherung erleichtert.
Des Weiteren kann es gemäß einer ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die ersten Abstandselemente im Wesentlichen identisch ausgebildet sind und/oder die zweiten Abstandselemente im Wesentlichen identisch ausgebildet sind. Die Standardisierung der Abstandselemente, indem sie im Wesentlichen identisch ausgebildet sind, führt zu erheblichen wirtschaftlichen und produktionstechnischen Vorteilen. Die Einheitlichkeit der Teile vereinfacht die Lagerhaltung und Logistik, da weniger verschiedene Teile vorgehalten werden müssen, soweit die Abstandselemente nicht bereits monolithisch mit einer inneren Halbschale ausgeführt sind. Dies reduziert die Komplexität des Produktionsprozesses und ermöglicht eine kosteneffiziente Massenfertigung.
Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die ersten Abstandselemente gitterartig an der ersten inneren Halbschale angeordnet sind und/oder die zweiten Abstandselemente gitterartig an der zweiten inneren Halbschale angeordnet sind. Die gitterartige Anordnung der Abstandselemente an den inneren Halbschalen optimiert die Strömungsdynamik des Kühlmediums innerhalb der Kühlkanäle. Diese Anordnung ermöglicht eine maximale Durchdringung des Kühlmediums durch die Kühlkanäle, was zu einer effizienteren Wärmeabfuhr führt. Die gesteigerte Kühlleistung ermöglicht es, die Betriebstemperaturen weiter zu reduzieren, wodurch die Effizienz und Leistung des Motors gesteigert wird. Zudem führt die verbesserte Kühlung zu einer geringeren thermischen Belastung der Komponenten, was deren Lebensdauer verlängert und die Zuverlässigkeit der Rotoranordnung erhöht.
Des Weiteren kann die Erfindung auch dahingehend weiterentwickelt sein, dass die erste innere Halbschale 75-95% der Fläche der ersten äußeren Halbschale überdeckt und/oder die zweite innere Halbschale 75-95% der Fläche der zweiten äußeren Halbschale überdeckt. Die spezifizierte Überdeckung gewährleistet eine effiziente Nutzung des zur Verfügung stehenden Raumes für die Kühlkanäle. Diese Überdeckungsrate ermöglicht eine optimale Gestaltung der Kühlkanalabschnitte, um eine maximale Wärmeabfuhr bei minimalem Raumbedarf zu erreichen. Die präzise Abstimmung zwischen Überdeckung und Kühlleistung führt zu einer kompakten Bauweise der Rotoranordnung, die dennoch eine hervorragende Kühlung bietet. Dies ist besonders vorteilhaft für Anwendungen, bei denen der verfügbare Raum begrenzt ist, ohne dabei Abstriche bei der Leistung oder Zuverlässigkeit machen zu müssen.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass die erste äußere Halbschale und die zweite äußere Halbschale stoffschlüssig verbunden, bevorzugt verschweißt sind. Die stoffschlüssige Verbindung, bevorzugt durch Verschweißen, der äußeren Halbschalen stellt eine dauerhafte und robuste Konstruktion der Trennkörper sicher. Diese Art der Verbindung gewährleistet eine hohe mechanische Festigkeit und Dichtheit der Kühlkanalstruktur, was die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit der Rotoranordnung unter verschiedenen Betriebsbedingungen verbessert. Die Wahl des Verschweißens als Verbindungstechnik ermöglicht zudem eine hermetische Abdichtung der Kühlkanäle, wodurch das Risiko von Leckagen minimiert und die Effizienz des Kühlsystems maximiert wird.
Auch kann es vorteilhaft sein, die Erfindung dahingehend weiterzuentwickeln, dass die erste äußere Halbschale und die zweite äußere Halbschale im Wesentlichen identisch ausgeformt sind und/oder erste innere Halbschale und die zweite innere Halbschale im Wesentlichen identisch ausgeformt sind. Die identische Ausformung der äußeren und inneren Halbschalen vereinfacht die Herstellung und Montage der Trennkörper erheblich. Durch die Verwendung identischer Formen für die Halbschalen können Herstellungskosten gesenkt und der Montageprozess beschleunigt werden, da weniger unterschiedliche Teile hergestellt und gehandhabt werden müssen. Diese Standardisierung trägt zu einer Reduktion der Produktionskosten bei, während gleichzeitig die Qualität und Passgenauigkeit der Komponenten erhöht wird. Die einheitliche Gestaltung unterstützt zudem eine flexible Produktion und erleichtert die Lagerhaltung und Logistik.
Besonders bevorzugt ist es des Weiteren, dass die erste äußere Halbschale und die zweite äußere Halbschale mittels wenigstens eines Umformverfahrens hergestellt sind und/oder erste innere Halbschale und die zweite innere Halbschale mittels wenigstens eines Umformverfahrens hergestellt sind. Umformverfahren ermöglichen eine hohe Präzision in der Fertigung der Halbschalen. Diese Genauigkeit ist entscheidend für die korrekte Passung der Halbschalen zueinander, was wiederum eine optimale Funktion des Kühlkanalsystems gewährleistet. Durch die präzise Anfertigung der Komponenten können Spaltmaße minimiert und die Effizienz der Wärmeübertragung zwischen den Wicklungen und dem Kühlmedium maximiert werden. Die Herstellung der Halbschalen durch Umformverfahren ist im Vergleich zu anderen Fertigungsmethoden oft kosteneffizienter, insbesondere bei der Produktion großer Stückzahlen. Die Flexibilität der Umformverfahren erlaubt es ferner, komplexe Formen und Strukturen zu realisieren, die mit anderen Methoden möglicherweise schwierig oder unwirtschaftlich herzustellen wären. Dies eröffnet auch Möglichkeiten für innovative Designs der Kühlkanalstrukturen, die eine effektivere Wärmeabfuhr ermöglichen. Durch die Verwendung von Umformverfahren können schließlich auch Halbschalen mit gleichmäßigen Materialeigenschaften hergestellt werden, was zu einer erhöhten Festigkeit und Zuverlässigkeit der Komponenten führt. Die homogene Materialstruktur, die durch Umform prozesse erreicht wird, kann die mechanische Belastbarkeit der Halbschalen verbessern und somit zur Langlebigkeit der Rotoranordnung beitragen.
Die Aufgabe der Erfindung kann auch gelöst werden durch einen Trennkörper für eine Rotoranordnung, insbesondere für eine Rotoranordnung nach Anspruch 1 , umfassend wenigstens einen sich in axialer Richtung durch den Trennkörper erstreckenden, durchgängigen Kühlkanal, der von einem Kühlmedium durchströmbar ist, wobei der Trennkörper ein Gehäuse mit einer ersten äußeren Halbschale und einer zweiten äußeren Halbschale aufweist, wobei innerhalb des Gehäuses eine erste innere Halbschale abschnittsweise so an der ersten äußeren Halbschale anliegt, dass zwischen der ersten inneren Halbschale und der ersten äußeren Halbschale ein erster Kühlkanalabschnitt des Kühlkanals definiert ist sowie innerhalb des Gehäuses eine zweite innere Halbschale abschnittsweise so an der zweiten äußeren Halbschale anliegt, dass zwischen der zweiten inneren Halbschale und der zweiten äußeren Halbschale ein zweiter Kühlkanalabschnitt des Kühlkanals definiert ist.
Schließlich kann die Aufgabe der Erfindung auch gelöst werden durch ein Verfahren zur Herstellung eines Trennkörpers zur Anordnung in einer Rotoranordnung, insbesondere eine Rotoranordnung nach Anspruch 1 , umfassend die folgenden Schritte:
• Bereitstellung eines ersten Blechs und Umformung des ersten Blechs zu einer ersten äußeren Halbschale und einer zweiten äußeren Halbschale ;
• Bereitstellung eines zweiten Blechs und Umformung des zweiten Blechs zu einer ersten inneren Halbschale und einer zweiten inneren Halbschale;
• Ausbildung des Trennkörpers mit einem Gehäuse aus der ersten äußeren Halbschale und der zweiten äußeren Halbschale, wobei innerhalb des Gehäuses die erste innere Halbschale abschnittsweise so an der ersten äußeren Halbschale anliegt, dass zwischen der ersten inneren Halbschale und der ersten äußeren Halbschale ein erster Kühlkanalabschnitt des Kühlkanals definiert ist sowie innerhalb des Gehäuses die zweite innere Halbschale abschnittsweise so an der zweiten äußeren Halbschale anliegt, dass zwischen der zweiten inneren Halbschale und der zweiten äußeren Halbschale ein zweiter Kühlkanalabschnitt des Kühlkanals definiert ist.
Das beschriebene Verfahren zur Herstellung eines Trennkörpers ermöglicht eine effiziente und kostengünstige Produktion von hochpräzisen und leistungsfähigen Kühlstrukturen für Rotoranordnungen. Die Schritte des Verfahrens sind so optimiert, dass eine hohe Qualität und Passgenauigkeit der Komponenten sichergestellt wird, was die Montage vereinfacht und die Zuverlässigkeit der fertigen Trennkörper verbessert. Die Nutzung von Blechen für die Herstellung der Halbschalen ermöglicht eine flexible Anpassung an unterschiedliche Designanforderungen und trägt zu einer Reduktion der Herstellungskosten bei. Dieses Verfahren unterstützt die Massenproduktion von Trennkörpern mit integrierten Kühlkanälen und fördert somit die Verbreitung effizienter und leistungsstarker Rotoranordnungen in verschiedenen Anwendungsbereichen.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante des Verfahrens werden zunächst jeweils eine äußere und die innere Halbschale im Bereich der Anlagepunkte miteinander verbunden, vorzugsweise durch Schweißen oder Löten. Die Anlagepunkte werden bevorzugt durch die Abstandselemente gebildet. Danach erfolgt ein Zusammensetzen der dann fest verbundenen äußeren und inneren Halbschalen zu dem Trennkörper, was ebenfalls bevorzugt mittels Schweißen oder Löten erfolgen kann. Durch die feste Verbindung der Anlagepunkte wird verhindert, dass die gesamte Kühlstruktur des Trennkörpers, ähnlich einem Luftballon, durch den im Betrieb auf sie einwirkenden Druck aufgeblasen wird.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Figuren ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens näher erläutert werden.
Es zeigt:
Figur 1 eine Detailansicht auf eine Nut eines fremderregten Rotors in einer Querschnittsansicht,
Figur 2 eine perspektivische Ansicht auf einen freigestellten Trennkörper,
Figur 3 eine Querschnittsdarstellung des Trennkörpers,
Figur 4 eine perspektivische Ansicht auf einen freigestellten Trennkörper mit auf- bzw. eingesetzten Trennkappen, Figur 5 eine innere Halbschale mit noppenartigen, gitterförmig angeordneten Abstandselementen in zwei perspektivischen Ansichten,
Figur 6 eine äußere Halbschale in einer perspektivischen Ansicht,
Figur 7 eine an der äußeren Halbschale fixierte innere Halbschale in zwei perspektivischen Ansichten.
Die Figur 1 zeigt eine Rotoranordnung 1 , umfassend einen Rotorkörper 2, welcher mehrere Nuten 3 in axialer Richtung zur Aufnahme einer Wicklung 4 ausbildet. In der Figur 1 ist eine dieser Nuten 3 gezeigt. Es versteht sich, dass der Rotorkörper 2 mehrere dieser Nuten 3, wie sie in der Figur 1 gezeigt ist, umfänglich verteilt aufweist.
Die Rotoranordnung verfügt ferner über Rotorpole 5, welche in radialer Richtung zwischen jeweils zwei der Nuten 3 ausgebildet sind, sowie Wicklungen 4, welche in den Nuten 3 verlaufen und die Rotorpole 5 umschließen. Des Weiteren besitzt die Rotoranordnung 1 Nutverschlusselemente 6, welche die Nuten 3 in radialer Richtung verschließen, und pro Nut 3 einen Trennkörper 7, welcher in der Nut 3 in Umfangsrichtung zwischen zwei der Wicklungen 4 angeordnet ist. In der gezeigten Ausführungsform sind die Nutverschlusselemente 6 einstückig mit den Trennkörpern 7 verbunden bzw. mit diesen ausgeführt. der Trennkörper 7 zwei sich in axialer Richtung erstreckende, durchgängige Kühlkanäle 8a, 8b umfasst, der von einem Kühlmedium durchströmbar sind, was nachfolgend anhand der Figur 3 noch näher erläutert wird.
Der Trennkörper 7 weist, wie man aus der Figur 2 gut erkennen kann, ein Gehäuse 9 mit einer ersten äußeren Halbschale 10 und einer zweiten äußeren Halbschale 11 auf, wobei innerhalb des Gehäuses 9 eine erste innere Halbschale 12 abschnittsweise so an der ersten äußeren Halbschale 10 anliegt, dass zwischen der ersten inneren Halbschale 12 und der ersten äußeren Halbschale 10 ein erster Kühlkanalabschnitt 13 des Kühlkanals 8a definiert ist sowie innerhalb des Gehäuses 9 eine zweite innere Halbschale 14 abschnittsweise so an der zweiten äußeren Halbschale 11 anliegt, dass zwischen der zweiten inneren Halbschale 14 und der zweiten äußeren Halbschale 11 ein zweiter Kühlkanalabschnitt 15 des Kühlkanals 8b definiert ist. Dies lässt sich gut anhand der Figur 3 nachvollziehen. Die erste äußere Halbschale 10 und die zweite äußere Halbschale 11 sind stoffschlüssig über die Schweißnaht 28 verbunden.
In der gezeigten Ausführungsform besitzt der Trennkörper 7 eine radial äußere trapezartige Kontur an die sich eine radial innere rechteckige Kontur anschließt, so dass sich eine an einen Schlüsselrohling erinnernde Gesamtkontur ergibt. Wie man anhand der Figur 1 gut erkennen kann, schmiegt sich somit die Außenkontur des Trennkörpers 7 an die in der Nut 3 befindlichen Bewicklung an. Dies sorgt neben einer optimierten Wärmeabfuhr auch für eine radiale Fixierung der Wicklung 4 unter Fliehkrafteinfluss in der Nut 3.
Man erkennt auch, dass die stirnseitigen Enden des Gehäuses 9 nach innen hin etwas versetzt sind, was auch aus der Zusammenschau mit der Figur 6 ersichtlich wird. Hierbei bilden die Flächenabschnitte 27a, 27b an einer ersten Stirnseite die nach innen gerichtete erste Stufe des Gehäuses 9 und die Flächenabschnitte 26a, 26b die an der zweiten Stirnseite ausgebildete nach innen gerichtete zweite Stufe des Gehäuses 9. In bzw. an diesen Stufen wird dann zum Abschluss des Herstellungsprozesses des Trennkörpers 7 jeweils eine Endkappe 29 ein- bzw. aufgesetzt, wie es in der Figur 4 zu sehen ist.
Aus der Figur 5 ist ferner ersichtlich, dass die erste innere Halbschale 12 eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten ersten Abstandselementen 16 aufweist, welche an der ersten äußeren Halbschale 10 anliegen und die zweite innere Halbschale 14 eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten zweiten Abstandselementen 17 aufweist, welche an der zweiten äußeren Halbschale 11 anliegen. Die ersten Abstandselemente 16 sind monolithisch, mit der ersten inneren Halbschale 10 und die zweiten Abstandselemente 17 monolithisch, mit der zweiten inneren Halbschale 14 ausgeformt. Die ersten Abstandselemente 16 und die zweiten Abstandselemente 17 sind hierbei im Wesentlichen identisch ausgebildet, was gut aus der Figur 5 zu erkennen ist. Die ersten Abstandselemente 16 sind gitterartig an der ersten inneren Halbschale 10 und die zweiten Abstandselemente 17 sind gitterartig an der zweiten inneren Halbschale 14 angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform verfügen die inneren Halbschalen 12,14 über eingeprägte Abstandsnoppen als Abstandselemente 16,17. Die gitterartig angeordneten Abstandnoppen dienen der exakten Einstellung des Durchflussquerschnittes für das Kühlfluid.
Die inneren Halbschalen 12,14 zeigen einen im Wesentlichen parallelen Konturverlauf zu den äußeren Halbschalen 10,11 , so dass sich jeweils Kühlkanale 8a, 8b mit einer konstanten Kanalhöhe ergeben. Entsprechend weisen die inneren Halbschalen 12,14 zwei Flächenabschnitte 18,19 auf, die in einem Winkel zueinander an einer gemeinsamen Kante angeordnet sind, so wie auch aus der Figur 5 ersichtlich ist. An den stirnseitigen Enden der inneren Halbschalen 12,14 ist jeweils eine Stirnfläche 20,21 ausgebildet, über welche der stirnseitige Verschluss der zusammengesetzten inneren Halbschalen 12,14 erfolgt. Hierdurch ergibt sich ein Hohlraum im Inneren der zusammengesetzten inneren Halbschalen 12,14.
Zur Aufnahme der Druckkräfte im Betrieb der Rotoranordnung 1 ist es von Vorteil, wenn die Halbschalen 10,11 ,12,14 miteinander verbunden sind. Dies erfolgt in der gezeigten Ausführung im Bereich der noppenartigen Abstandselemente 16,17 durch Verschweißen (z.B. Widerstandpunktschweißen oder Laserschweißen) oder wahlweise auch Verlöten im Bereich der Noppen.
Um die hohe Festigkeit des kompletten Trennkörpers 7 sicherzustellen, ist auch eine Verbindung der stirnseitigen Enden mit hoher Festigkeit vorteilhaft. Dies wird erreicht, in dem jeweils eine Endkappe 29 mit einem Hydraulikanschluss 30 an einem stirnseitigen Ende des Gehäuses 9 angeschweißt wird. Damit ist ein Design erreicht, welches in sich den hohen Druck abstützen kann und keine Druckkräfte in die umliegende Struktur der Rotoranordnung eingeleitet werden. Hierdurch können hohe Drehzahlen mit dem Rotor erzielt werden.
Figur 7 zeigt eine äußere Halbschale 10,11. Man erkennt gut die zueinander abgewinkelt angeordneten Flächenabschnitte 22,23. Am radial äußeren Ende des Flächenabschnitts 23 ist der Flächenabschnitt 24 aus dem Flächenabschnitt 23 umgeformt und bilde eine Kopffläche des Gehäuses 9. Analog hierzu ist am radial inneren Ende des Flächenabschnitts 22 ein Flächenabschnitt 25 aus dem Flächenabschnitt 22 umgeformt, welcher eine Bodenfläche des Gehäuses 9 bildet. Man erkennt auch gut die nach innen zurückspringenden Flächenabschnitte 26,27 an den stirnseitigen Enden der äußeren Halbschale 10, 11 , welche zur Auflage bzw. Fixierung der Endkappen 29 dienen.
Wie man aus der Figur 7 erkennen kann überdeckt die innere Halbschale 12,14 75- 95% der Fläche der äußeren Halbschale 10,11 , was zu einer über die äußere Mantelfläche des Gehäuses 9 möglichst gleichmäßige Kühlleistung ermöglicht.
Wie man auch aus der Zusammenschau der Figuren 5-7 sehen kann, sind die erste äußere Halbschale 10 und die zweite äußere Halbschale 11 im Wesentlichen identisch ausgeformt sind. Ebenso sind die erste innere Halbschale 12 und die zweite innere Halbschale 14 im Wesentlichen identisch ausgeformt.
Hierbei sind die erste äußere Halbschale 10 und die zweite äußere Halbschale 11 mittels wenigstens eines Umformverfahrens aus einem Blech hergestellt. Auch die erste innere Halbschale 12 und die zweite innere Halbschale 14 sind mittels wenigstens eines Umformverfahrens hergestellt worden.
Zur Herstellung eines Trennkörpers 7 zur Anordnung in einer Rotoranordnung 1 , wie sie aus den Figuren 1-7 bekannt ist, können die folgenden Schritte vorgenommen werden:
Zunächst erfolgt die Bereitstellung eines ersten Blechs und Umformung des ersten Blechs zu einer ersten äußeren Halbschale 10 und einer zweiten äußeren Halbschale 11 , wie sie beispielsweise in der Figur 6 zu sehen sind.
Auch erfolgt eine Bereitstellung eines zweiten Blechs und Umformung des zweiten Blechs zu einer ersten inneren Halbschale 12 und einer zweiten inneren Halbschale 14, wie sie in der Figur 5 gezeigt sind.
Nun erfolgt die Ausbildung des Trennkörpers 7 mit einem ein Gehäuse 9 aus der ersten äußeren Halbschale 10 und der zweiten äußeren Halbschale 11 , wobei innerhalb des Gehäuses 9 die erste innere Halbschale 12 abschnittsweise so an der ersten äußeren Halbschale 10 anliegt, dass zwischen der ersten inneren Halbschale 12 und der ersten äußeren Halbschale 10 ein erster Kühlkanalabschnitt 13 des Kühlkanals 8 definiert ist sowie innerhalb des Gehäuses 9 die zweite innere Halbschale 14 abschnittsweise so an der zweiten äußeren Halbschale 11 anliegt, dass zwischen der zweiten inneren Halbschale 14 und der zweiten äußeren Halbschale 11 ein zweiter Kühlkanalabschnitt 15 des Kühlkanals 8 definiert ist.
Insgesamt werden also zur Herstellung eines Trennkörpers 7 die zwei äußeren Halbschalen 10,11 , die zwei inneren Halbschalen 12,14 sowie zwei baugleiche Endkappen 29 benötigt.
Figur 7 zeigt, wie sich die inneren Halbschalen 12,14 in die äußeren Halbschalen 10,11 einfügen. Um eine einfache Montage zu ermöglichen ist es vorteilhaft den Trennkörper 7 in den folgenden Schritten herzustellen. Zunächst wird an der ersten äußeren Halbschale 10 die erste innere Halbschale mit den noppenartigen Abstandselementen 16,17 sowie am Außendurchmesser verschweißt. Gleiches geschieht mit der zweiten äußeren Halbschale 11 und der zweiten inneren Halbschale 14. Anschließend werden beide so vorgefertigte Hälften des Gehäuses 9 entlang ihrer Stoßkante verschweißt, so dass sich die Schweißnaht 28 ergibt. Alternativ wäre es auch möglich, zuerst die beiden inneren Halbschalen 12,14 zu verschweißen und anschließend die zwei äußeren Halbschalen 10,11 um die inneren Halbschalen 12,14 anzuordnen und diese dann ebenfalls zu verschweißen.
Damit ist das Gehäuse 9 des Trennkörpers 7 mit der entsprechenden Kühlerstruktur zur Wärmeabfuhr aus der Wicklung 4 fertig gestellt. Um das Kühlfluid durch die Kühlkanäle 8a, 8b pumpen zu können ist an den Endkappen 29 der Hydraulikanschluss 30 vorgesehen. Die Endkappen 29 werden mit dem Gehäuse 9 verschweißt. Damit ist ein geschlossener Fluidraum entstanden. Die Kühlfluidzufuhr erfolgt über den Hydraulikanschluss 30. Diese werden über geeignete Rohrverbindungen mit einer Ölpumpe verbunden, welche den notwendigen Ölvolumenstrom bereit stellt. Die Verbindung zu den Hydraulikanschlüssen 30 kann dabei über Leitungen oder durch Bohrungen in angrenzenden Strukturbauteilen hergestellt werden. Die Erfindung ist nicht auf die in den Figuren dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Die vorstehende Beschreibung ist daher nicht als beschränkend, sondern als erläuternd anzusehen. Die nachfolgenden Patentansprüche sind so zu verstehen, dass ein genanntes Merkmal in zumindest einer Ausführungsform der Erfindung vorhanden ist. Dies schließt die Anwesenheit weiterer Merkmale nicht aus. Sofern die Patentansprüche und die vorstehende Beschreibung 'erste' und 'zweite' Merkmal definieren, so dient diese Bezeichnung der Unterscheidung zweier gleichartiger Merkmale, ohne eine Rangfolge festzulegen.
Bezuqszeichenliste
1 Rotoranordnung
2 Rotorkörper
3 Nuten
4 Wicklung
5 Rotorpole
6 Nutverschlusselemente
7 Trennkörper
8 Kühlkanal
9 Gehäuse
10 äußere Halbschale
11 äußere Halbschale
12 innere Halbschale
13 Kühlkanalabschnitt
1 innere Halbschale
15 Kühlkanalabschnitt
16 Abstandselemente
17 Abstandselemente
18 Flächenabschnitt
19 Flächenabschnitt
20 Stirnfläche
21 Stirnfläche
22 Flächenabschnitt
23 Flächenabschnitt
24 Flächenabschnitt
25 Flächenabschnitt
26 Flächenabschnitt
27 Flächenabschnitt
28 Schweißnaht
29 Endkappe
30 Hydraulikanschluss

Claims

Ansprüche
1. Rotoranordnung (1 ), umfassend einen Rotorkörper (2), welcher mehrere Nuten (3) in axialer Richtung zur Aufnahme einer Wicklung (4) ausbildet,
Rotorpole (5), welche in radialer Richtung zwischen jeweils zwei der Nuten
(3) ausgebildet sind,
Wicklungen (4), welche in den Nuten (3) verlaufen und die Rotorpole (5) umschließen,
Nutverschlusselemente (6), welche die Nuten (3) in radialer Richtung verschließen, mindestens einen Trennkörper (7), welcher in einer der Nuten (3) in Umfangsrichtung zwischen zwei der Wicklungen (4) angeordnet ist, wobei der Trennkörper (7) wenigstens einen sich in axialer Richtung erstreckenden, durchgängigen Kühlkanal (8) umfasst, der von einem Kühlmedium durchströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkörper (7) ein Gehäuse (9) mit einer ersten äußeren Halbschale (10) und einer zweiten äußeren Halbschale (11 ) aufweist, wobei innerhalb des Gehäuses (9) eine erste innere Halbschale (12) abschnittsweise so an der ersten äußeren Halbschale (10) anliegt, dass zwischen der ersten inneren Halbschale (12) und der ersten äußeren Halbschale (10) ein erster Kühlkanalabschnitt (13) des Kühlkanals (8) definiert ist sowie innerhalb des Gehäuses (9) eine zweite innere Halbschale (14) abschnittsweise so an der zweiten äußeren Halbschale (11 ) anliegt, dass zwischen der zweiten inneren Halbschale (14) und der zweiten äußeren Halbschale (11 ) ein zweiter Kühlkanalabschnitt (15) des Kühlkanals (8) definiert ist.
2. Rotoranordnung (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste innere Halbschale (10) eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten ersten Abstandselementen (16) aufweist, welche an der ersten äußeren Halbschale (10) anliegen und /oder die zweite innere Halbschale (14) eine Mehrzahl von voneinander beabstandeten zweiten Abstandselementen (17) aufweist, welche an der zweiten äußeren Halbschale (11 ) anliegen.
3. Rotoranordnung (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Abstandselemente (16) einstückig, insbesondere monolithisch, mit der ersten inneren Halbschale (10) ausgeformt sind und/oder die zweiten Abstandselemente (17) einstückig, insbesondere monolithisch, mit der zweiten inneren Halbschale (14) ausgeformt sind.
4. Rotoranordnung (1 ) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Abstandselemente (16) im Wesentlichen identisch ausgebildet sind und/oder die zweiten Abstandselemente (17) im Wesentlichen identisch ausgebildet sind.
5. Rotoranordnung (1 ) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Abstandselemente (16) gitterartig an der ersten inneren Halbschale
(10) angeordnet sind und/oder die zweiten Abstandselemente (17) gitterartig an der zweiten inneren Halbschale (14) angeordnet sind.
6. Rotoranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste innere Halbschale (12) 75-95% der Fläche der ersten äußeren Halbschale (10) überdeckt und/oder die zweite innere Halbschale (14) 75-95% der Fläche der zweiten äußeren Halbschale (11 ) überdeckt.
7. Rotoranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste äußere Halbschale (10) und die zweite äußere Halbschale (11 ) stoffschlüssig verbunden, bevorzugt verschweißt sind
8. Rotoranordnung (1 ) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste äußere Halbschale (10) und die zweite äußere Halbschale (11 ) im Wesentlichen identisch ausgeformt sind und/oder erste innere Halbschale (12) und die zweite innere Halbschale (14) im Wesentlichen identisch ausgeformt sind.
9. Trennkörper (7) für eine Rotoranordnung (1 ), insbesondere für eine Rotoranordnung (1 ) nach Anspruch 1 , umfassend wenigstens einen sich in axialer Richtung durch den Trennkörper (7) erstreckenden, durchgängigen Kühlkanal (8), der von einem Kühlmedium durchströmbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennkörper (7) ein Gehäuse (9) mit einer ersten äußeren Halbschale (10) und einer zweiten äußeren Halbschale (11 ) aufweist, wobei innerhalb des Gehäuses (9) eine erste innere Halbschale (12) abschnittsweise so an der ersten äußeren Halbschale (10) anliegt, dass zwischen der ersten inneren Halbschale (12) und der ersten äußeren Halbschale (10) ein erster Kühlkanalabschnitt (13) des Kühlkanals (8) definiert ist sowie innerhalb des Gehäuses (9) eine zweite innere Halbschale (14) abschnittsweise so an der zweiten äußeren Halbschale (11 ) anliegt, dass zwischen der zweiten inneren Halbschale (14) und der zweiten äußeren Halbschale (11 ) ein zweiter Kühlkanalabschnitt (15) des Kühlkanals (8) definiert ist.
10. Verfahren zur Herstellung eines Trennkörpers (7) zur Anordnung in einer Rotoranordnung (1 ), insbesondere eine Rotoranordnung (1 ) nach Anspruch 1 , umfassend die folgenden Schritte:
• Bereitstellung eines ersten Blechs und Umformung des ersten Blechs zu einer ersten äußeren Halbschale (10) und einer zweiten äußeren Halbschale (11 );
• Bereitstellung eines zweiten Blechs und Umformung des zweiten Blechs zu einer ersten inneren Halbschale (12) und einer zweiten inneren Halbschale (14);
• Ausbildung des Trennkörpers (7) mit einem Gehäuse (9) aus der ersten äußeren Halbschale (10) und der zweiten äußeren Halbschale (11 ), wobei innerhalb des Gehäuses (9) die erste innere Halbschale (12) abschnittsweise so an der ersten äußeren Halbschale (10) anliegt, dass zwischen der ersten inneren Halbschale (12) und der ersten äußeren Halbschale (10) ein erster Kühlkanalabschnitt (13) des Kühlkanals (8) definiert ist sowie innerhalb des Gehäuses (9) die zweite innere Halbschale (14) abschnittsweise so an der zweiten äußeren Halbschale (11 ) anliegt, dass zwischen der zweiten inneren Halbschale (14) und der zweiten äußeren Halbschale (11 ) ein zweiter Kühlkanalabschnitt (15) des Kühlkanals (8) definiert ist.
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